휴대용 육류 부패 감지 시스템 개발

김민주 기자 2022-01-25 (화) 03:45 3개월전 274  

- 케이메디허브, 세계최초 기술 연구해 논문 게재 

 

대구경북첨단의료산업진흥재단(이사장 양진영, 이하 케이메디허브)이 세계최초로 휴대용 장치로 육류 부패 여부를 감지하는 시스템을 개발했다.

기존 육류 부패 감지장치는 크기가 크고 가격이 고가였다.

케이메디허브가 개발한 모니터링 시스템은 세계최초로 화학수용체-그래핀을 기반으로 하기 때문에 크기도 작아 휴대가 가능한 크기이다.

또한 성능은 기존 제품보다 100배 더 민감하게 부패를 감지해낸다.

해당 연구는 케이메디허브 박철순 팀장(의약생산센터 공정개발팀장/공동1저자)과 한국생명공학연구원(KRIBB), 한국과학기술연구원(KIST) 공동 연구 결과이다.

연구 결과는 바이오 융합 분석화학 분야 세계 최고 권위 학술지인 바이오센서&바이오일렉트로닉스(Biosensors and Bioelectronics/I.F.=10.618/분석화학 분야 상위 JCR ranking 3.6%)에 게재됐다.

 

개발한 시스템의 공식 명칭은 ‘세계 최초 화학수용체-그래핀 기반의 식품 중 육류 부패 가스분자(푸트레신, 카다베린) 감지 전자코’ 기술이다.

이는 계산과학(DFT 시뮬레이션)과 유기합성 기술을 접목하여 개발되었다.

기존 부패 가스분자 검출방법으로는 전기화학분석법, 액체 크로마토그래피 질량 분석법(LC-MS), 형광 및 색변화(비색) 분석법 등이 있다.

하지만 감도가 낮아서 부패여부 판단이 늦거나, 장비가 너무 비싸거나 크기가 컸고, 분석 시간이 길어 실시간 검출에 한계가 있었다.

이번에 공동연구진이 개발한 화학수용체-그래핀 전자코는 실시간 카다베린과 푸트레신에 대한 검출한계(LOD)가 각 27 및 7 ppb(parts per billion)로, 기존 부패 가스분자 센서 보다 100배 더 민감한 검출 성능을 입증하였다.

 

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▲ 그림1. 휴대용 부패감지 시스템 프로세스

 

해당 기술은 저비용 고성능이 특징이다.

화학수용체-그래핀 전자코 칩은 와이어 본딩을 통해 마이크로심 칩 기판에 연결한 다음 무선 휴대용 장치에 연동하였기 때문이다.

돼지고기, 쇠고기, 양고기, 닭고기와 같은 실제 육류에서 27~7 ppb처럼 낮은 부패 가스 농도도 감지해낼 수 있었다.

 

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▲ 그림2. a) 휴대용 화학수용체-그래핀 전자코(CRGE-nose)를 통해 연결된 마이크로심(Micro Sim)의 광학 이미지 및 챔버에 있는 부패한 고기와 휴대용 화학수용체-그래핀 전자코 사진. 다양한 b) 온도를 변화시키며 부패감지 여부 확인한 결과 c) 2일된 육류 샘플에서 부패 가스농도 측정 결과.

 

양진영 케이메디허브 이사장은 “개발한 시스템은 크기가 작도 가격도 낮아 유통업계에서 쉽게 육류 부패여부를 파악할 수 있을 것”이라며 “IF 10의 세계적 학술지에 논문이 실려 자랑스럽다”고 말했다.

김훈주 케이메디허브 의약생산센터장도 “분석화학 분야 최고 권위의 국제 학술지에 게재된 것은 센터의 연구역량이 세계적 수준임을 입증한 것” 이라고 밝혔다.

연구를 책임진 박철순 박사는 “이번 연구결과는 식품 운송 및 보관에서 부패 정도를 알 수 있는 혁신적 기술” 이라며 “해당 기술은 의약품 제조공정 및 품질관리를 위한 가스와 유기용매 등의 실시간 모니터링에도 잠재적 활용이 가능한 기반기술”이라 자랑했다.

 

 

 

 

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